Question

甲、乙、丙三同学欲分别完成“铁与水蒸气反应”的实验．

I．甲同学的方案如图I：试管中依次放入湿棉花和还原铁粉,加热。把生成的气体通入蒸发皿中的肥皂液中。一段时间后,用坩埚钳夹取燃着的火柴在蒸发皿中点火,观察到的现象是                        ；发生反应的化学方程式为                        。

    II．乙同学所采用的装置如图Ⅱ：分别用灯1和灯2加热反应器中的水和还原性铁粉，当水蒸气将空气排出后用排水法收集一试管气体。乙同学所采用的装置与甲同学的装置比较优点是                     ；结束实验的操作是                              。

 

   Ⅲ．丙同学将甲、乙所装置进行改进，所有装置如图Ⅲ：

 

    在硬质玻璃管Ⅰ中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,硬质玻璃管Ⅱ中加入CuO。干燥管Ⅱ中盛装的物质是无水硫酸铜和石棉绒的混合物。

    (1)丙同学所采用的装置与乙同学的装置比较优点是                           ；

    (2)实验开始时应先点燃a处的酒精灯然后才点燃b处的酒精喷灯原因是                     ；

    (3)能证明铁与水蒸气反应的现象是                                   ；

    Ⅳ.丁同学提出问题：如何通过实验证明铁与水蒸气反应得到的黑色固体中既含Fe²⁺又含Fe³⁺                                                           。

Answer 1

    I．蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃放出的气体,能燃烧或发生爆鸣，反应后,试管中固体仍呈黑色。

                       高温

化学方程式:3Fe+4H₂O(g)  ==   Fe₃O₄+4H₂。

 II．保证有足够的水蒸气进入反应器，用小试管收集并检验生成的气体更科学；先把导管从烧杯中取出，熄灭灯1待反应器中水蒸气排净后移走灯2.

    Ⅲ．(1)用酒精喷灯反应温度高效果好，硬质玻璃管Ⅱ中加入CuO可直接证明反应生成H₂；

    (2)先点燃a处的酒精灯产生的水蒸气排净装置中的空气防止加热铁粉与空气反应；

 (3)硬质玻璃管Ⅱ中黑色固体变红，干燥管Ⅱ中白色固体变蓝。

    Ⅳ.将黑色固体溶于盐酸,将所得溶液分为两份,向其中一份中加入KSCN溶液,若溶液变成红色,证明含有Fe³⁺;向另一份溶液中加入KMnO4(H⁺)溶液,若溶液紫红色褪去,证明含有Fe²⁺。